空间分析测量系统和方法技术方案

技术编号:18579793 阅读:22 留言:0更新日期:2018-08-01 14:36
本文描述的是用于空间分析测量的系统、方法和处理器可读介质。在一种布置中,所描述的系统包括:光源,该光源被配置为提供在多个波长信道中选择的一个波长信道处具有至少一个时变属性的出射光,该至少一个时变属性包括(a)时变强度分布和(b)时变频率偏差中的任一个或两个;光束定向器,该光束定向器被配置为在空间上在二维的多个方向中的一个方向上将出射光引导到具有空间分布的环境中,该多个方向中的一个方向对应于多个波长信道中所选择的一个波长信道;光接收器,该光接收器被配置为接收由环境反射的出射光的至少一部分;以及处理单元,该处理单元被配置为确定与反射光的至少一个时变属性相关联的至少一个特性,以估计与多个方向中的相应的一个方向相关联的环境的空间分布。

Spatial analysis and measurement systems and methods

The system, method and processor readable medium for spatial analysis measurement are described in this paper. In one arrangement, the described system includes a light source configured to provide an outgoing light with at least one time-varying attribute at one wavelength channel selected in a plurality of wavelengths, at least one time variant attribute includes either a (a) time variant intensity distribution and any or two of the (b) time-varying frequency deviations; a beam setting. The beam directing device is configured to guide the ejection light into an environment with space distribution in one direction in a plurality of two-dimensional directions. One direction in the plurality of directions corresponds to a wavelength channel selected in multiple wavelength channels; the optical receiver is configured to receive a receiver. At least part of the ejection light reflected by the environment; and the processing unit configured to determine at least one characteristic associated with at least one time-varying attribute of the reflected light to estimate the spatial distribution of the environment associated with the corresponding direction in the multiple directions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】空间分析测量系统和方法专利
本专利技术涉及用于对环境的空间分布进行估计的系统和方法。专利技术背景空间分析测量(profiling)是指从所期望的视场观察到的环境的三维测绘。视场中的每个点或像素与距离相关联,以形成对于环境的三维表示。空间分布可有助于识别环境中的物体和/或障碍物,由此促进作业的自动化。一种空间分析测量技术涉及在特定方向上将光发送到环境中,并检测例如由环境中的反射表面反射从该方向反射回的任何光。反射光携带用于确定到反射表面的距离的相关信息。特定方向和距离的组合形成了环境的三维表示中的点或像素。以上步骤可针对多个不同方向重复,以形成三维表示的其他点或像素,由此估计在所期望的视场内环境的空间分布。说明书中对任何现有技术的引用并非也不应被视为承认或以任何形式暗示该现有技术构成在任何管辖范围中的公知常识的一部分,或者该现有技术可合理地预期被理解、由本领域技术人员认为是相关的和/或与其他现有技术的组合。专利技术概述根据本专利技术的第一方面,提供了一种空间分析测量系统,其包括:光源,该光源被配置为提供在多个波长信道中选择的一个波长信道处具有至少一个时变属性的出射光,该至少一个时变属性包括在(a)时变强度分布和(b)时变频率偏差中的任一个或两个;光束定向器,该光束定向器被配置为在空间上将出射光引导到在二维的多个方向中的一个方向上以进入具有空间分布的环境中,该多个方向中的一个方向对应于多个波长信道中所选择的一个波长信道;光接收器,该光接收器被配置为接收由环境反射的出射光的至少一部分;以及处理单元,该处理单元被配置为确定与反射光的至少一个时变属性相关联的至少一个特性,以估计与多个方向中的相应的一个方向相关联的环境的空间分布,其中,光接收器被配置为基于在出射光和非反射光之间的波长或者调制的差异来禁止检测非反射光。禁止检测非反射光可以包括基于波长信道的预定的或随机化的序列来选择多个波长中所选择的一个波长。禁止检测非反射光可以包括使接收到的光从出射光去相关,并且将去相关的光与出射光的样本非相干地混合。禁止检测非反射光可以包括:在其中光源被配置为提供在多个波长信道中所选择的一个波长信道处的采样光的时间窗期间,执行出射光的样本和接收到的光的光学自外差。禁止检测非反射光可以包括:根据编码序列,对出射光的时变强度分布施加编码调制,并且其中至少一个特性包括反射光与编码序列的自相关。编码序列可以包括巴克码。可选地,编码调制可以包括缓慢变化的巴克码和快速变化的巴克码。编码序列可以是可调的,以避免与另一空间测绘系统干扰。时变强度分布可以包括以预定频率的周期性调制。周期性调制可以包括正弦调制,并且其中至少一个特性可以包括正弦调制的反射光的相移。可选地,周期性调制包括多个频率分量,并且其中至少一个特性包括下列各项中的至少一项:(a)促进更粗糙的和更远距的距离估计的因多个频率分量而产生的拍频的包络的延迟,以及(b)促进更精细的和更近距的距离确定的周期性调制的反射光的相移。可选地或另外地,时变强度分布可以包括啁啾正弦调制。在一种配置中,光源被配置为以顺序方式提供在多个波长信道中另外选择的一个或更多个波长信道处具有相同或不同的(多个)时变属性的另外的出射光,光束定向器被配置为以顺序方式将另外的出射光引导到在多个方向中的相应的一个或更多个方向,并且处理单元被配置为确定与在多个波长信道中另外选择的一个或更多个波长信道处的反射光的相同或不同的时变属性相关联的至少一个特性,以用于估计与在多个方向中的对应的一个或更多个方向相关联的环境的空间分布。在该配置中,顺序方式包括预定序列。可选地,顺序方式包括随机化序列。光束定向器可以包括用于下列各项的可逆光学器件:(a)将来自光源的出射共线光束在空间上引导到多个方向,以及(b)将反射光在多个相反的方向上在空间上引导到入射共线光束。可逆光学器件可以包括空间交叉色散模块。空间交叉色散模块可以包括呈正交布置的两个空间色散元件,每个空间色散元件被布置为将出射光导引到在两个维度中的相应的一个维度中。这两个空间色散元件可以包括光子晶体结构。该系统还可以包括不可逆光学器件,该不可逆光学器件用于将出射光从光源路由到光束定向器并且用于将反射光从光束定向器路由到光接收器。不可逆光学器件可以包括光环行器。该系统还可以包括跟随光源的光耦合器或分束器。光束定向器可以包括准直光学器件,该准直光学器件用于沿着未由出射光所占用的路径共享的路径将由光束定向器收集的反射光路由到光接收器。在一种配置中,光束定向器是多个光束定向器中的一个,在多个光束定向器中的每个光束定向器(a)光学耦合到光源和光接收器,并且(b)配置成将出射光引导到具有响应于多个波长信道的相应子集的相应空间分布的相应环境。在这种配置中,光束定向器每个都光纤耦合到光源和光接收器。可选地,光接收器是多个光接收器中的一个,并且光束定向器每个都光学耦合到光源和在多个光接收器中的相应的一个光接收器。光源可以包括标准具模块,该标准具模块用于向处理单元提供温度相关的信息,并且处理单元可以被配置为基于温度相关的信息来控制光源。光束定向器包括腔体,用于基于从腔体反射的并由光接收器接收的光的强度来获得环境相关的信息。在一种配置中,时变频率偏差可以包括光频率的线性变化。时变频率偏差可以包括锯齿波形或三角波形。处理单元还可以被配置为确定反射光的至少另一特征,以估计目标在环境中的速度。根据本专利技术的第二方面,提供了空间分析测量方法,该方法包括下列步骤:由光源提供在多个波长信道中选择的一个波长信道处具有至少一个时变属性的出射光,至少一个时变属性包括在(a)时变强度分布和(b)时变频率偏差中的任一个或两个;由光束定向器在空间上将出射光引导到在二维的多个方向中的一个方向上以进入具有空间分布的环境中,多个方向中的一个方向对应于多个波长信道中所选择的一个波长信道;由光接收器接收由环境反射的出射光的至少一部分;以及由处理单元确定与反射光的至少一个时变属性相关联的至少一个特性,以估计与多个方向中的相应的一个方向相关联的、环境的空间分布,其中,光接收器被配置为基于在出射光和非反射光之间的波长或者调制的差异来禁止检测非反射光。根据本专利技术的第三方面,提供了一种包括指令的处理器可读介质,该指令在由空间分析测量系统中的处理单元执行时,使系统:通过光源提供在多个波长信道中选择的一个波长信道处具有至少一个时变属性的出射光,通过光束定向器将出射光在空间上引导到在二维的多个方向中的一个方向上以进入具有空间分布的环境中,至少一个时变属性包括在(a)时变强度分布和(b)时变频率偏差中的任一个或两个,多个方向中的一个方向对应于多个波长信道中所选择的一个波长信道;以及通过处理单元确定与由环境反射并且由光接收器接收的出射光中的至少一部分出射光的至少一个时变属性相关联的至少一个特性,以估计与多个方向中的相应的一个方向相关联的环境的空间分布,其中,光接收器被配置为基于在出射光和非反射光之间的波长或者调制的差异来禁止检测非反射光。根据以下通过示例的方式并且参考附图给出的描述,本专利技术的其他方面和前面段落中描述的各方面的其他实施例将变得明显。附图说明图1A、1B和1C每个都示出了空间分析测量系统的布置。图2A和图2B每个都示出了提供具有时变强度分布的出射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间分析测量系统,包括:光源,所述光源被配置为提供在多个波长信道中的选择的一个波长信道处具有至少一个时变属性的出射光,所述至少一个时变属性包括(a)时变强度分布和(b)时变频率偏差中的任一个或两个;光束定向器,所述光束定向器被配置为在空间上将所述出射光引导到在二维的多个方向中的一个方向上以进入具有空间分布的环境中,所述多个方向中的所述一个方向对应于所述多个波长信道中所选择的一个波长信道;光接收器,所述光接收器被配置为接收由所述环境反射的所述出射光的至少一部分;以及处理单元,所述处理单元被配置为确定与反射光的所述至少一个时变属性相关联的至少一个特性,以估计与所述多个方向中的相应的一个方向相关联的、所述环境的空间分布,其中,所述光接收器被配置为基于在所述出射光和非反射光之间的波长或者调制的差异来禁止检测所述非反射光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.28 AU 2015903943;2015.11.17 AU 20159047331.一种空间分析测量系统,包括:光源,所述光源被配置为提供在多个波长信道中的选择的一个波长信道处具有至少一个时变属性的出射光,所述至少一个时变属性包括(a)时变强度分布和(b)时变频率偏差中的任一个或两个;光束定向器,所述光束定向器被配置为在空间上将所述出射光引导到在二维的多个方向中的一个方向上以进入具有空间分布的环境中,所述多个方向中的所述一个方向对应于所述多个波长信道中所选择的一个波长信道;光接收器,所述光接收器被配置为接收由所述环境反射的所述出射光的至少一部分;以及处理单元,所述处理单元被配置为确定与反射光的所述至少一个时变属性相关联的至少一个特性,以估计与所述多个方向中的相应的一个方向相关联的、所述环境的空间分布,其中,所述光接收器被配置为基于在所述出射光和非反射光之间的波长或者调制的差异来禁止检测所述非反射光。2.根据权利要求1所述的系统,其中,禁止检测所述非反射光包括基于波长信道的预定的序列或随机化的序列来选择所述多个波长中所选择的一个波长。3.根据权利要求1所述的系统,其中,禁止检测所述非反射光包括使所接收到的光从所述出射光去相关,并且将去相关的光与所述出射光的样本非相干地混合。4.根据权利要求1所述的系统,其中,禁止检测所述非反射光包括:在其中所述光源被配置为提供在多个波长信道中所选择的一个波长信道处的采样光的时间窗期间,执行所述出射光的样本和所述接收到的光的光学自外差。5.根据权利要求1所述的系统,其中,禁止检测所述非反射光包括:根据编码序列,对所述出射光的时变强度分布施加编码调制,并且其中所述至少一个特性包括所述反射光与所述编码序列的自相关。6.根据权利要求5所述的系统,其中,所述编码序列包括巴克码。7.根据权利要求5所述的系统,其中,所述编码序列是可调的,以避免与另一空间测绘系统干扰。8.根据权利要求5所述的系统,其中,所述编码调制还包括缓慢变化的巴克码和快速变化的巴克码。9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统,其中,所述时变强度分布包括以预定频率的周期性调制。10.根据权利要求9所述的系统,其中,所述周期性调制包括正弦调制,并且其中所述至少一个特性包括正弦调制的反射光的相移。11.根据权利要求9所述的系统,其中,所述周期性调制包括多个频率分量,并且其中所述至少一个特性包括下列各项中的至少一项:(a)促进更粗糙的和更远距的距离估计的因所述多个频率分量而产生的拍频的包络的延迟,以及(b)促进更精细的和更近距的距离确定的周期性反射光的相移。12.根据权利要求1至8中任一项所述的系统,其中,所述时变强度分布包括啁啾正弦调制。13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统,其中,所述光源被配置为以顺序方式提供在所述多个波长信道中另外选择的一个或更多个波长信道处具有相同或不同的时变属性的另外的出射光,所述光束定向器被配置为以所述顺序方式将所述另外的出射光引导到所述多个方向中的相应的一个或更多个方向,并且所述处理单元被配置为确定与在所述多个波长信道中的所述另外选择的一个或更多个波长信道处的所述反射光的相同或不同的时变属性相关联的至少一个特性,以估计与在所述多个方向中的对应的一个或更多个方向相关联的、所述环境的空间分布。14.根据权利要求13所述的系统,其中,所述顺序方式包括所述预定的序列。15.根据权利要求13所述的系统,其中,所述顺序方式包括所述随机化的序列。16.根据权利要求1至15中任一项所述的系统,其中,所述光束定向器包括用于下列各项的可逆光学器件:(a)将来自所述光源的出射共线光束在空间上引导到所述多个方向,以及(b)将所述反射光在多个相反方向上在空间上引导到入射共线光束。17.根据权利要求16所述的系统,其中,所述可逆光学器件包括空间交叉色散模块。18.根据权利要求17所述的系统,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:费德里科·科尔拉特邦迪西比·普利卡赛里尔
申请(专利权)人:博莱佳私人有限公司
类型:发明
国别省市:澳大利亚,AU

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